モノをつなぐ無線とは
Wireless of things
モノをつなぐ無線
モノを無線でつなぐ。

Wireless of thingsモノをつなぐ無線

離れたモノの状態を知りたいことや、離れたモノを操作したいことは日常に数多くあると思います。

これらはモノを無線でつなぐことにより実現できます。

しかし、モノを無線化する場合には電池寿命、通信距離、接続数、大きさ等の様々な制約があり従来の無線では実現が困難でした。

そこで、これらを解決するために、モノをつなぐ無線マイコン TWELITE トワイライト は誕生しました。

モノの通信は主にセンサー情報や制御情報等の少量のデータを間欠的に行います。その際に、WiFiよりも省電力で通信したい場合や、Bluetooth・BLEよりも長距離で通信したい場合に、そして、さらに多くの無線端末をつなげたい場合に TWELITE トワイライト は適しています。

そして、映像や音声等の大量なデータを通信する場合は TWELITE トワイライト よりもWiFiやBluetoothが適しています。

TWELITE トワイライト は小型で様々なモノに搭載でき、コイン型電池で年単位の動作ができ、通信距離も工場、倉庫、事務所等を網羅することができ、同一ネットワーク内で多数の端末が通信できるためモノを無線でつなぐために最適です。

モノをつなぐ無線で実現すること

コントロール
コントロール
モノを操作する。
離れたモノを操作する遠隔制御ができます。
モニター
モニタリング
モノの状態を知る。
離れたモノの状態を知る遠隔監視ができます。
シンクロ
シンクロ
モノ同士で対話する。
離れたモノ同士で任意データを無線で送受信ができます。

センサーネットワーク

1対1型ネットワーク
1対1型ネットワーク
1対1型ネットワークは1つの親機と1つの子機により構成される最も単純なセンサーネットワークです。
スター型ネットワーク
スター型ネットワーク
スター型ネットワークは1つの親機と複数の子機により構成される1対N個の星型のセンサーネットワークです。
メッシュ型ネットワーク
メッシュ型ネットワーク
メッシュ型ネットワークは親機、中継機が網目状に接続され、複数の通信路が確保できます。一つの通信路に問題が発生しても、別の中継機を迂回して通信を継続できます。

無線ノードの種類

TWELITE トワイライト 通信には親機、中継機、子機という3種類の役割があります。通信をする際は親機1台と子機1台が最低限必要です。必要に応じて子機の数を増やしたり、中継機を用いて通信範囲を広げることができます。

親機
親機
中継機
中継機
子機
子機

データの活用

情報を収集
① 収集
情報を収集する。
センサーネットワークを介してデータを収集する。
情報を保存・蓄積
② 保存・蓄積
情報を保存・蓄積する。
収集したデータをデータベースに保存し、蓄積する。
情報を可視化
③ 可視化
情報を可視化する。
蓄積されたデータを整理・集計・可視化する。
情報を分析
④ 分析
情報を分析する。
可視化したデータを分析・体系化する。

モノの無線化の課題

小型
小型
小型化したい。
課題:アンテナや電池が大きくて装置を小型化できない。
低消費電力
電池寿命
電池を長持ちさせたい。
課題:電池駆動で任意の場所に設置したいが電池が長持ちしない。
長距離通信
通信距離
もう少し遠くに飛ばしたい。
課題:オフィスや倉庫、工場内全体で通信させたいが、通信距離が足りない。
たくさんつなぐ
多数接続
たくさんつなぎたい。
課題:最大接続数の制限で中継機を含み多数の端末がつなげない。

これらの課題をモノをつなぐ無線 TWELITE トワイライト で解決してください。

無線の分類

無線は様々な種類がありますが、通信速度によるナローバンド(低速)、ブロードバンド(高速)という分類と通信距離による長距離(WAN:Wide Area Network)、中距離(LAN:Local Area Network)、短距離(PAN:Personal Area Network)という分類ができます。

それぞれのカテゴリーに属する無線を表に示します。それぞれの無線に長所と短所があり互いに補完する関係にあります。

  ナローバンド(低速) ブロードバンド(高速)
PAN
短距離
〜10m
BLE
(IEEE802.15.1)
Bluetooth
(IEEE802.15.1)
LAN
中距離
〜1km
TWELITE トワイライト
(IEEE802.15.4)
WiFi
(IEEE802.11)
WAN
長距離
1km〜
LoRa
LoRaWAN
4G LTE
5G
長距離ブロードバンド
長距離ブロードバンドは主に携帯通信により行われます。通信範囲(カバレッジ)が広いのが特徴です。消費電力が大きく、通信費用がかかります。
長距離ナローバンド
LPWA(Low Power, Wide Area)と呼ばれる無線方式です。省電力で長距離通信ができるのが特徴です。一方、通信速度が遅く、1度に送れるデータ量が少ないです。
中距離ブロードバンド
大容量のデータの送受に適しています。高消費電力です。
中距離ナローバンド
センサーのデーターや制御信号の送受に適しています。低消費電力です。通信速度が遅いです。
短距離ブロードバンド
携帯電話のイヤホンや外部スピーカー、パソコンのキーボードやマウス等の通信に適しています。中消費電力です。
短距離ナローバンド
携帯電話との接続に便利です。中速で低消費電力です。

無線規格は様々あり混同するかもしれませんが、それぞれ異なった特徴と目的を持っております。WiFiは「パソコンをLANに無線でつなぐ」ため、Bluetoothは「携帯電話やパソコンを周辺機器に無線でつなぐ」ため、そして、 TWELITE トワイライト は「モノを無線でつなぐ」ために開発されました。

WiFiは高速通信が目的で大容量のデータ、高画質の動画等を短時間で送ることができ便利ですが、大きな電力を消費するため電池での長期間運用は困難です。

Bluetoothは携帯電話等に簡単に接続ができとても便利です。Bluetoothの複数の仕様の中でBLE(Bluetooth Low Energy)は省電力で電池での長期間運用が可能ですが、PAN(Personal Area Network)の規格であるため想定される通信距離は〜十メートル程度が一般的です。

TWELITE トワイライト は通信速度が遅く大容量のデータ通信には適しませんが、コイン型電池で年単位で動作する程の低消費電力です。そして、通信距離は数十メートルから数百メートルを想定しています。

よって、センサーデータや制御データ等、少量の通信をする際に、WiFiよりも省電力で通信したい場合や、Bluetooth・BLEよりも長距離で通信したい場合に TWELITE トワイライト は適しています。更に TWELITE トワイライト は中継機能や最大で数百程度の子機と通信できるという特徴があります。

無線接続の連携例

それぞれの無線の特徴を活かし、連携した例です。

net-overview

消費電力と通信速度

無線はとても便利です。WiFiは広く普及し、パソコンやスマートフォンを使用した無線通信はわたくしたちの生活に浸透しています。しかしながら、WiFiをモノの無線化に使おうとした場合に電池寿命の課題にぶつかります。

同様に4G/5Gを使用した場合も電池寿命の課題にぶつかります。

WiFiはサイズの大きなファイルや写真を短時間で転送したり、より大きく鮮やかな動画を転送したりすることに対応するため、通信速度をより速める方向で進化してきました。その結果、ファイルの転送時間を短くしたり、より高画質な動画を送れるようになりました。このように便利なWiFiですが高性能なため消費電力がどうしても大きくなってしまいます。WiFiは更に高機能で高性能にする方向で進化しています。よって、バッテリーで使用する場合は消耗が激しくなります。WiFiは電池で長時間の使用には適さないのです。高性能、高機能と省電力は相反する要求なので仕方ありません。

消費電力
通信速度
branch
ナローバンド
無線通信速度:遅い
消費電力:少ない
ブロードバンド
無線通信速度:速い
消費電力:多い

一方、モノを無線でつなぐ場合を考えると通信速度はそれほど速い必要はありません。なぜなら、モノが発信する情報はそれほど多くないからです。よって、モノの無線化には通信速度よりも消費電力を低く抑えバッテリーを長持ちさせることが重要になります。モノは電源を持っていないことが多いので小型電池で年単位の動作をする無線が望まれているためです。

よって、高性能で高機能を目指したWiFiとは別にモノをつなぐための省電力でシンプルさを目指す無線が必要になりました。このため、高速で大容量なブロードバンド(広帯域)無線とは別に省電力のナローバンド(狭帯域)無線が存在します。

通信距離

通信距離を伸ばすためには、送信出力を大きくするか、通信速度を遅くする方法があります。

長距離ブロードバンドは送信出力を大きくすることで長距離通信を実現しています。送信出力を大きくすると消費電力が大きくなります。

長距離ナローバンドは通信速度を遅くすることで長距離通信を実現しています。

通信費用

長距離ブロードバンドは通信料金が必要です。その他は基本的には通信料金は必要ありませんが長距離ナローバンドは有料の場合もあります。

以上のように無線には様々な種類がありそれぞれに長所と短所があります。これらを正しく理解し、目的に応じ適切な無線の選択が必要です。

モノをつなぐ無線マイコンモジュール

  ナローバンド ブロードバンド
PAN
短距離
〜10m
   
LAN
中距離
〜1km
TWELITE トワイライト
(IEEE802.15.4)
 
WAN
長距離
1km〜
   

モノワイヤレスはモノをつなぐための中距離ナローバンド無線IEEE802.15.4(2.4GHz)に注力し、モノを無線でつなぐお手伝いをいたします。低消費電力で簡単に使えるモノをつなぐ無線マイコン TWELITE トワイライト を核とした様々な製品とサービスをご用意しております。

TWELITEの特徴

モノを無線でつなぐための無線モジュールに求められている基本性能を充実させることが TWELITE トワイライト の設計コンセプトです。そして、それぞれの性能を高めていることが TWELITE トワイライト の特徴です。

中継
特徴1 小型
コインサイズ
TWELITE トワイライト はアンテナと電池を含めて小型です。
低消費電力
特徴2 省電力
電池が長持ち
TWELITE トワイライト は省電力が特徴で、コイン型電池で年単位の動作時間を実現できます。
長距離通信
特徴3 中距離通信
電波が良く飛ぶ
TWELITE トワイライト は電波法を尊守しつつ十分なリンクバジェットを持ち、実用的な通信距離を確保できます。
多数接続
特徴4 多数接続
たくさんつなげる
TWELITE トワイライト のネットワーク TWELITE NET トワイライトネット は無線端末を多数接続することができます。
ソフトウエア
特徴5 ソフトウエア
カスタマイズする
TWELITE トワイライト は内蔵のソフトウエアを編集したり書き換えたりすることができます。

オールインワン

マイコン内蔵
TWELITE トワイライト は無線機能を持ったマイコンモジュールです。外部にマイコンを必要とせず自立して動作しますので、無線装置をより小型にシンプルにすることが可能です。
ソフトウエア内蔵
TWELITE トワイライト を動作させるためのソフトウエアがあらかじめインストールされており、すぐに評価を開始することができます。必要に応じてアプリを書換えたり新たに作成することもできます。
ステップバイステップ
TWELITE トワイライト は手軽に評価が開始でき、試作から量産までステップバイステップで開発が行えます。技術サポートやアンテナ測定サービスもご利用いただけます。

コンパクトサイズ

コンパクトサイズ
TWELITE トワイライト は13.97 mm 角、0.93 gの小型パッケージの中に32ビットマイコン、デジタル入出力、アナログ入力等の豊富なI/Oを備えています。各種センサー、LED、スイッチ等を接続可能です。製品の小型化、コストの低減に役立ちます。
コイン型電池で動作
TWELITE トワイライト は省電力で動作し、スリープ機能と間欠動作を使うことで小型電池で年単位の運用が可能です。
小型高性能アンテナ
TWELITE トワイライト は日本国内に限らず世界中で使用可能なグローバル周波数2.4GHz帯無線を使用します。波長が短いため小型で高性能なアンテナが構成できるため、十分な通信距離の確保と装置の小型化を両立できます。

スタンダード

世界標準
TWELITE トワイライト は世界標準の無線規格 IEEE 802.15.4 に準拠しています。
電波法認証済
TWELITE トワイライト はARIB STD-T66工場設計認証(技適)を取得済みですので認証取得の手間と費用をかけることなく使用可能です。 TWELITE トワイライト はヨーロッパやアメリカ等の海外電波認証も取得しております。
環境対応
TWELITE トワイライト は鉛フリー、RoHS対応製品です。

以上のように TWELITE トワイライト は小型サイズで様々なモノに搭載でき、省電力で、通信距離も十分で、同一ネットワーク内で多数の端末が通信できるためモノを無線でつなぐために最適です。

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